(57)【要約】【課題】均一な厚さの酸化マグネシウム薄膜を塗布法により形成させるのに有用な酸化マグネシウム微粒子の分散液を提供する。【解決手段】極性有機溶媒中に、酸化マグネシウム微粒子が分散液全体量に対して０．０５〜２０質量％の範囲となる量にて分散されてなり、動的光散乱法によって測定された酸化マグネシウム微粒子のＤ50が５〜５０ｎｍの範囲にある酸化マグネシウム微粒子分散液。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
極性有機溶媒中に、酸化マグネシウム微粒子が分散液全体量に対して０．０５〜２０質量％の範囲となる量にて分散されてなり、動的光散乱法によって測定された酸化マグネシウム微粒子のＤ50が５〜２０ｎｍの範囲にあり、Ｄ10／Ｄ90が０．３以上である酸化マグネシウム微粒子分散液。
【請求項２】
ジルコニウム、鉄、ニッケル、クロム及びアルミニウムをそれぞれ、分散液全体量に対して２０質量ｐｐｍ以上含むことがない請求項１に記載の酸化マグネシウム微粒子分散液。
【請求項３】
平均一次粒子径が５〜２０ｎｍの範囲にある酸化マグネシウム微粒子からなる酸化マグネシウム粉末を、極性有機溶媒に分散させて分散液を調製する工程、そして該分散液に圧力を付与して分散液噴流を生成させ、次いで該分散液噴流を二以上に分岐させ、各分散液噴流を対向下に衝突させることにより分散液中の酸化マグネシウム粉末を崩壊させて微粒子の分散液とする工程を含む請求項１に記載の酸化マグネシウム微粒子分散液の製造方法。                                                            
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸化マグネシウム微粒子分散液及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰという）の誘電体層の保護膜として、酸化マグネシウム薄膜が用いられている。ＰＤＰの誘電体層保護用の酸化マグネシウム薄膜の製造方法としては、電子ビーム蒸着法やスパッタ法などの物理的な方法が主流である。しかしながら、これらの製造方法では大規模な製造装置を用いて厳しい製造条件の管理が必要となるなどの問題がある。このため、酸化マグネシウム微粒子の分散液を誘電体層の上に塗布、乾燥（さらに必要に応じて、焼成）することによって酸化マグネシウム薄膜を形成する方法（塗布法）の研究が進められている。
【０００３】
特許文献１には、ＰＤＰの誘電体層保護膜形成用の酸化マグネシウム微粒子分散液として、酸化マグネシウム粉末分散液と、マグネシウムアルコキシド又はマグネシウムアセチルアセトネートを含むバインダ溶液とを混合して調製した分散液が開示されている。この特許文献１には、酸化マグネシウム粉末分散液は、平均粒子径が５ｎｍ〜５μｍ、好ましくは１０〜２００ｎｍの酸化マグネシウム微粒子と、アルコールを主成分とする溶媒又はアルコールとエチレングリコール誘導体との混合溶媒と、エチレングリコール誘導体を主成分とする分散剤とを混合して粉末分散液を調製し、マグネシウムアルコキシド又はマグネシウムアセチルアセトネートを主成分とするバインダと、アルコールを主成分とする溶媒又はアルコールとエチレングリコール誘導体との混合溶媒と、エチレングリコール誘導体を主成分とする添加剤とを混合してバインダ溶液を調製し、粉末分散液とバインダ溶液をペイントシェーカーやロールミルなどを用いて混合することによって調製することができるとされている。但し、酸化マグネシウム微粒子分散液中の酸化マグネシウム微粒子の粒子径に関する記載はない。
【０００４】
特許文献２には、マグネシウムアセチルアセトナート、エタノールアミン、脂肪酸、有機溶剤からなる混合液に、酸化マグネシウム微粒子を分散させて調製した酸化マグネシウム微粒子分散液が開示されている。この特許文献２には、酸化マグネシウム微粒子は平均粒子径が１０ｎｍ以下であることが好ましいとされており、さらに酸化マグネシウム微粒子は、例えば、ロールミル、ホモミキサー、ボールミル等の分散機器を用いて分散させることができる旨の記載がある。但し、この特許文献２にも、酸化マグネシウム微粒子分散液中の酸化マグネシウム微粒子の粒子径に関する記載はない。
【特許文献１】特開２０００−１２９１６１号公報
【特許文献２】特開平１１−１５７８３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
均一な厚さの酸化マグネシウム薄膜を塗布法により形成させるためには、分散液中の酸化マグネシウム微粒子の凝集が少ないこと、すなわち酸化マグネシウム微粒子が一次粒子もしくはそれに近い小径の凝集粒子として分散されていることが望ましい。しかしながら、本発明者の検討によると、前記の特許文献１、２に記載されているような分散装置では、酸化マグネシウム微粒子が一次粒子もしくはそれに近い小径の凝集粒子として分散されている酸化マグネシウム微粒子分散液を製造することは難しいことが判明した。従って、前記の特許文献１、２に記載されている酸化マグネシウム微粒子分散液では、微細な各粒子の相当部分が凝集体として分散されていると理解される。
本発明の目的は、均一な厚さの酸化マグネシウム薄膜を塗布法により形成させるのに有利な、酸化マグネシウム微粒子が一次粒子もしくはそれに近い小径の凝集粒子として分散されている酸化マグネシウム微粒子の分散液及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、極性有機溶媒中に、酸化マグネシウム微粒子が分散液全体量に対して０．０５〜２０質量％の範囲となる量にて分散されてなり、動的光散乱法によって測定された酸化マグネシウム微粒子のＤ50が５〜２０ｎｍの範囲にあり、Ｄ10／Ｄ90が０．３以上である酸化マグネシウム微粒子分散液にある。
【０００７】
本発明の酸化マグネシウム微粒子分散液は、ジルコニウム、鉄、ニッケル、クロム及びアルミニウムをそれぞれ、分散液全体量に対して２０質量ｐｐｍ以上含むことがないことが好ましい。
【０００８】
本発明はまた、平均一次粒子径が５〜２０ｎｍの範囲にある酸化マグネシウム微粒子からなる酸化マグネシウム粉末を、極性有機溶媒に分散させて分散液を調製する工程、そして該分散液に圧力を付与して分散液噴流を生成させ、次いで該分散液噴流を二以上に分岐させ、各分散液噴流を対向下に衝突させることにより分散液中の酸化マグネシウム粉末を崩壊させて微粒子の分散液とする工程を含む上記本発明の酸化マグネシウム微粒子分散液の製造方法にもある。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の酸化マグネシウム微粒子分散液は、均一な厚さの酸化マグネシウム薄膜を塗布法により形成させるのに有利である。
また、本発明の製造方法を利用することにより、酸化マグネシウム微粒子が一次粒子もしくはそれに近い小径の凝集粒子として分散されている酸化マグネシウム微粒子の分散液を工業的に有利に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の酸化マグネシウム微粒子分散液は、極性有機溶媒中に酸化マグネシウム微粒子を、分散液の全組成物の質量を基準として０．０５〜２０質量％の範囲、好ましくは１〜１５質量％の範囲にて含む。
【００１１】
本発明の分散液に含まれる酸化マグネシウム微粒子は、動的光散乱法によって測定されたＤ50（累積通過分布の５０％に相当する粒子径）が５〜２０ｎｍの範囲にあり、Ｄ10（累積通過分布の１０％に相当する粒子径）とＤ90（累積通過分布の９０％に相当する粒子径）との比（Ｄ10／Ｄ90）が０．３以上である。Ｄ10／Ｄ90は、粒子径の分布の拡がりを評価する指標の一つであり、１に近い方が分布の拡がりが狭いこと、すなわち粒子径の均一性が高いことを表す。Ｄ10／Ｄ90は、０．３５以上であることがより好ましい。
【００１２】
本発明の分散液において用いられる極性有機溶媒の例としては、アルコール類及びケトン類を挙げることができる。アルコール類の例としては、メタノール、エタノール、プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、ブチルアルコール、イソブチルアルコール、ｓｅｃ−ブチルアルコール、ｔｅｒｔ−ブチルアルコール、ペンチルアルコール、イソペンチルアルコールなどの一価アルコールを挙げることができる。ケトン類の例としては、アセトン、エチルメチルケトン、ジエチルケトンを挙げることができる。これらのアルコール類及びケトン類は、二種以上を併用してもよい。
極性有機溶媒は、炭素原子数が３〜５の一価アルコールであることが好ましく、特に好ましいのはイソプロピルアルコール及びブチルアルコール、そしてこれらの混合物であり、さらに好ましいのはブチルアルコールである。
【００１３】
本発明の酸化マグネシウム微粒子分散液は、平均一次粒子径が５〜２０ｎｍの範囲にある酸化マグネシウム微粒子からなる酸化マグネシウム粉末を、極性有機溶媒に分散させて分散液を調製する工程、そして該分散液に圧力を付与して分散液噴流を生成させ、次いで該分散液噴流を二以上に分岐させ、各分散液噴流を対向下に衝突させることにより分散液中の酸化マグネシウム粉末を崩壊させて微粒子の分散液とする衝突分散処理工程を含む方法により製造することができる。
【００１４】
酸化マグネシウム微粒子としては、金属マグネシウム蒸気と酸素とを反応させる方法（気相酸化合成法）により製造された平均一次粒子が２０ｎｍ以下の酸化マグネシウム粉末を好適に用いることができる。気相酸化合成法により製造された平均一次粒子径が２０ｎｍ以下の酸化マグネシウム粉末としては、宇部マテリアルズ（株）製の１００Ａ（平均一次粒子径：１０ｎｍ）が知られている。酸化マグネシウム粉末の平均一次粒子径は、電界放射型走査電子顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ）を用いて測定することができる。
【００１５】
衝突分散処理工程においては、酸化マグネシウム粉末の分散液に圧力を付与して分散液噴流を生成させ、次いで該分散液噴流を二以上、好ましくは二つに分岐させ、各分散液を対向下に衝突させる。分散液噴流の圧力は、１００〜２５０ＭＰａの範囲にあることが好ましく、１３０〜２３０ＭＰａの範囲にあることが特に好ましい。
【００１６】
衝突分散処理工程は、複数回行なってもよい。衝突分散処理工程の回数は、１〜１０００回の範囲にあることが好ましい。
衝突分散処理工程において用いる衝突装置の例としては、吉田機械工業（株）から販売されているナノマイザーシステムを挙げることができる。
【００１７】
上記の衝突分散処理により得られた酸化マグネシウム微粒子分散液は、微粒子分散のための衝突分散が、分散液の金属壁への衝突によるものではなく、分散液同士の衝突により行われるため、重金属の混入が少ない。ジルコニウム、鉄、ニッケル、クロム及びアルミニウムについては、それぞれ全体量に対して２０質量ｐｐｍ以上含むことがない高純度の酸化マグネシウム微粒子分散液を製造することができる。
【００１８】
本発明の分散液は、酸化マグネシウム薄膜形成用の塗布液として有利に用いることができる。本発明の分散液を用いて形成した酸化マグネシウム薄膜は、膜厚の均一性が高い。特に、本発明の分散液を用いて形成した膜厚が５００ｎｍ〜２μｍの酸化マグネシウム薄膜は高い透明性を示すため、ＰＤＰの誘電体層の保護膜として有用である。本発明の分散液を用いて酸化マグネシウム薄膜を形成する方法としては、スピンコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、グラビア印刷法、ディップ法、ドクタブレード法等の公知の方法を挙げることができる。
【００１９】
本発明の分散液はまた、粉体や液体に容易に混合分散させることができるため、食品、医薬あるいは化粧品のｐＨ調製剤、高分子安定剤、各種セラミックス材料の原料及び焼結助剤としても利用することができる。また、ジルコニウム、鉄、ニッケル、クロム及びアルミニウムの混入量の少ない高純度の本発明の酸化マグネシウム微粒子分散液は、電子材料、医薬品原料、飲食料品の添加剤としても利用することができる。
【実施例】
【００２０】
［実施例１］
平均一次粒子径が１０ｎｍの酸化マグネシウム粉末（１００Ａ、宇部マテリアルズ（株）製）５質量部を、ブチルアルコール９５質量部に投入して濃度５質量％の酸化マグネシウム粉末分散液を得た。この酸化マグネシウム粉末分散液を、ナノマイザーシステム（ＮＭ２、吉田機械工業（株）製、ノズル径：１５０μｍ×１７０μｍ）を用いて、分散液噴流の圧力２００Ｍｐａ、衝突分散処理回数１００回の条件にて、酸化マグネシウム粉末を崩壊させて酸化マグネシウム微粒子分散液を製造した。
【００２１】
得られた酸化マグネシウム微粒子分散液中のジルコニウム、鉄、ニッケル、クロム及びアルミニウムを定量したところ、ジルコニウム６質量ｐｐｍ、鉄１．８質量ｐｐｍ、ニッケル１．０質量ｐｐｍ、クロム４．０質量ｐｐｍ及びアルミニウム２．０質量ｐｐｍであった。
【００２２】
得られた酸化マグネシウム微粒子分散液中の酸化マグネシウム微粒子の粒度分布を動的光散乱法によって下記の条件にて測定した。その結果、Ｄ10は１１．３ｎｍ、Ｄ50は１４．２ｎｍ、Ｄ90は２９．１ｎｍであり、Ｄ10／Ｄ90は０．３９であった。
【００２３】
［粒度分布の測定条件］
酸化マグネシウム微粒子分散液を、酸化マグネシウム微粒子の濃度が３〜４質量％となるように分散媒体にて希釈し、超音波ホモジナイザー（Ｓ−１５０Ｄ、ブランソン製）にて、パワー強度８の条件で１分間分散処理を行なう。得られた希釈分散液中の酸化マグネシウム微粒子の粒度分布を、動的光散乱式粒度分析計（マイクロトラックＵＰＡ１５０、日機装製）を用いて、半導体レーザ（＋３Ｂ）波長：７８０ｎｍ、３ｍＷの条件にて測定する。測定は５回行い、その平均値を算出する。
【００２４】
実施例２にて調製した酸化マグネシウム微粒子分散液を用いて、ガラス基板（サイズ：縦４０ｍｍ×横４０ｍｍ×厚さ０．５ｍｍ）上にスピンコート法により酸化マグネシウム膜を形成した。酸化マグネシウム膜は、酸化マグネシウム微粒子分散液１ｇをガラス基板の中心に滴下した後、ガラス基板をその中心を軸として１０００ｒｐｍの回転速度で６０秒、２０００ｒｐｍの回転速度で２０秒、３０００ｒｐｍの回転速度で２０秒の順で回転させる操作を５回行なって形成した。形成した酸化マグネシウム膜の膜厚と波長６００ｎｍの光の透光率をガラス基板の中心、中心から右端に１５ｍｍ、中心から左端に１５ｍｍの位置にて測定した。その結果を表１に示す。
【００２５】
表１
────────────────────────────────────────
中心から右端        中心          中心から左端
に１５ｍｍ                        に１５ｍｍ
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膜厚（μｍ）              １．９３          ２．０８          ２．０５
透光率（％）            ９５．１          ９６．４          ９８．４
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【００２６】
表１に示すように、本発明の酸化マグネシウム微粒子分散液を用いることにより、均一な厚さの酸化マグネシウム膜を形成することができることが分かる。
【００２７】
［実施例２］
ナノマイザーシステムによる酸化マグネシウム粉末分散液の衝突分散処理の回数を１０回とする以外は実施例１と同様にして微粒子分散液を製造した。
得られた酸化マグネシウム微粒子分散液中の酸化マグネシウム微粒子の粒度分布を動的光散乱法によって下記の条件にて測定した。その結果、Ｄ10は１１．７ｎｍ、Ｄ50は１５．１ｎｍ、Ｄ90は２８．２ｎｍであり、Ｄ10／Ｄ90は０．４１であった。
【００２８】
［実施例３］
ナノマイザーシステムによる酸化マグネシウム粉末分散液の衝突分散処理の回数を５００回とする以外は実施例１と同様にして微粒子分散液を製造した。
得られた酸化マグネシウム微粒子分散液中の酸化マグネシウム微粒子の粒度分布を動的光散乱法によって下記の条件にて測定した。その結果、Ｄ10は１１．５ｎｍ、Ｄ50は１５．１ｎｍ、Ｄ90は２７．１ｎｍであり、Ｄ10／Ｄ90は０．４２であった。